KR100437060B1

KR100437060B1 - Lcd device for a high-brightness single plate-type liquid crystal projector, specifically in relation to improving contrast of a liquid crystal or increasing lightness of the liquid crystal

Info

Publication number: KR100437060B1
Application number: KR1019970011548A
Authority: KR
Inventors: 권순형; 장요환
Original assignee: 주식회사 엘지이아이
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2004-11-03
Also published as: KR19980075345A

Abstract

PURPOSE: An LCD device for a high-brightness single plate-type liquid crystal projector is provided to improve a contrast ratio of an LCD by controlling an angle of rays incident on an LCD cell from a micro lens, or to increase an amount of the rays while maintaining the same contrast ratio, thereby reducing light loss. CONSTITUTION: The first micro lens(2) manages three LCD cells(1B,1R,1G) designated for B,R,G rays to pass through. The second micro lenses(3B,3R,3G) manage each of the LCD cells(1B,1R,1G). Focal distances of the first micro lens(2) and the second micro lenses(3B,3R,3G) are identically configured. Rays provided from a light source are condensed into the first micro lens(2), and are supplied to the three LCD cells(1B,1R,1G) set to pass through the BRG rays.

Description

고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치LCD Unit for High Brightness Single-Phase LCD Projectors

본 발명은 단판식 액정 프로젝터에 사용되는 LCD 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정의 콘트라스트(Contrast)를 향상시키거나 액정에 제공되는 광량을 증가시킬 수 있도록 한 LCD 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an LCD device used in a single-plate liquid crystal projector, and more particularly, to an LCD device capable of improving contrast of liquid crystals or increasing the amount of light provided to liquid crystals.

일반적으로 브라운관에 표시된 화상을 스크린에 투사하기 위한 투사기로는 CRT용이 기존에 주로 사용되어 왔으나 대형 스크린에 적용시 부피가 커지고 설치시 많은 면적을 차지하는 문제점이 발생됨으로 인하여 얇은 구조로 형성할 수 있는 액정표시소자를 이용한 투사기가 발전되고 있다.In general, the CRT is mainly used as a projector for projecting an image displayed on a CRT onto a screen, but when applied to a large screen, a problem arises that the volume becomes large and takes up a large area during installation. Projectors using display elements have been developed.

상기 액정표시소자를 이용한 투사기에서 액정표시소자는 자체적으로 발광하지 않기 때문에 별도의 광원이 필요하고, 상기 광원에 따라 화면의 밝기 및 칼라의 선명도가 결정되었다.In the projector using the liquid crystal display device, since the liquid crystal display device does not emit light by itself, a separate light source is required, and the brightness of the screen and the sharpness of color are determined according to the light source.

도 1은 일반적인 액정 투사장치의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a general liquid crystal projection apparatus.

도 1을 참조하면, 참조번호 50은 광원을 나타내고, 51은 상기 광원(50)에서 출사되는 빛을 한쪽 방향으로 진행하도록 반사시키는 포물선 형상의 반사경을 나타내고, 52는 상기 광원(50)에서 출사되는 빔에서 원하지 않는 빔 즉 자외선 및 적외선을 차단시키기 위한 UV/IR 필터를 나타내고, 53은 상기 UV/IR 필터(52)에서 출사되는 빔을 모아주는 콘덴싱 렌즈(condensing lens)를 나타내고, 54는 표면에 모자이크 상태의 3원색 컬러필터가 부착된 액정 패널을 나타낸다.Referring to FIG. 1, reference numeral 50 denotes a light source, 51 denotes a parabolic reflector reflecting light emitted from the light source 50 to travel in one direction, and 52 denotes a light source 50 emitted from the light source 50. A UV / IR filter for blocking unwanted beams, i.e. ultraviolet and infrared rays, in the beam, 53 represents a condensing lens for collecting the beam exiting the UV / IR filter 52, and 54 a surface The liquid crystal panel with the three primary color filters in the mosaic state is shown.

또한, 참조번호 55,56은 상기 액정 패널(50)의 전후에 배치되는 편광판을 나타내고, 57은 투사렌즈를 나타낸다.Reference numerals 55 and 56 denote polarizing plates arranged before and after the liquid crystal panel 50, and reference numeral 57 denotes a projection lens.

상기 액정 패널(54)에 사용되는 컬러필터는 도 2에 도시된 바와 같이 스트라이프(stripe) 구조 또는 델타(delta) 구조의 픽셀을 갖고 이루어진다.As shown in FIG. 2, the color filter used in the liquid crystal panel 54 includes pixels having a stripe structure or a delta structure.

상기와 같은 구성을 갖는 액정 투사장치는 구성이 간단하고 소형으로 구현할 수 있는 장점이 있으나, 상기 액정 패널(54)에 조사되는 빔의 2/3가 도 2에 도시된 바와 같은 컬러필터에 의해 흡수된다. 예를 들면, R을 표시할 화소에서는 R 필터가 부착되어 G 및 B는 흡수 제거한다. 그에 따라 상기 액정 패널(50)에 입사되는 빔의 1/3 만이 사용 가능하게 되어 이론적으로 제공되는 광선의 밝기가 1/3 이하로 떨어지는 문제점이 발생된다.The liquid crystal projection apparatus having the above configuration has the advantage of being simple and compact in construction, but two-thirds of the beams irradiated onto the liquid crystal panel 54 are absorbed by the color filter as shown in FIG. 2. do. For example, in a pixel to display R, an R filter is attached so that G and B are absorbed and removed. Accordingly, only one third of the beams incident on the liquid crystal panel 50 can be used, which causes a problem in that the brightness of a light beam theoretically provided falls below one third.

상기와 같은 문제점으로 인해 표시에 필요한 파장의 광속을 서로 다른 각도로 액정 패널에 입사시키고 스크린에 합성시켜 컬러 화면을 얻음으로서 컬러필터를 사용하지 않아서 밝기를 향상시킬 수 있는 기술이 연구되었다.Due to the above problems, a technique has been studied to improve brightness without using a color filter by injecting a light beam having a wavelength required for display into a liquid crystal panel at different angles and synthesizing it on a screen to obtain a color screen.

도 3은 종래 기술에 의하여 컬러필터를 사용하지 않는 액정 디스플레이 장치용 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.3 is a view showing the configuration of an optical system for a liquid crystal display device which does not use a color filter according to the prior art.

도 3을 참조하면, 종래 기술에 의한 액정 디스플레이 장치용 광학계는 광원(60)과, 상기 광원(60)에서 나오는 빔(beam)을 반사시키는 타원형상의 반사경(61)과, 상기 반사경(61)에 의해 출력되는 빔을 평행성을 갖는 일정한 방향으로 변경시키기 위한 콘덴싱 렌즈(62)와, 상기 콘덴싱 렌즈(62)에서 출력되는 빔에서 특정한 색의 광선 파장에 대해 투과 및 반사작용을 일으키는 다이크로익 미러(dichroic mirror)로서 청색(Blue)만을 반사시키고 적색(Red) 및 녹색(Green)은 투과시키는 B반사 미러(63)와, 상기 B반사 미러(63)에서 투과된 적색(Red) 및 녹색(Green) 중 적색(Red) 만을 상기 청색(Blue)과 동일한 방향으로 반사시키고 녹색(Green) 중 적색(Red) 만을 상기 청색(Blue)과 동일한 방향으로 반사시키고 녹색(Green)을 투과시키는 R반사 미러(64)와, 상기 R반사 미러(64)를 투과한 녹색(Green)을 상기 R와 다른 각의 동일한 방향으로 반사시키는 G반사 미러(65)와, 상기 B반사 미러(63)와 R반사 미러(64) 및 G반사 미러(65)의 출력빔을 LCD(66)의 해당 셀에 통과시키도록 하는 마이크로 렌즈(67)와, 상기 마이크로 렌즈(67) 및 LCD(66)를 통과한 빛이 스크린(68)에 영상으로 맺히게 하는 다수의 렌즈(69,70)로 이루어진다.Referring to FIG. 3, a conventional optical system for a liquid crystal display device includes a light source 60, an elliptical reflector 61 reflecting a beam emitted from the light source 60, and the reflector 61. A condensing lens 62 for changing the beam output by the same in a constant direction with a parallelism, and a dichroic mirror which causes transmission and reflection to a light wavelength of a specific color in the beam output from the condensing lens 62 As a dichroic mirror, B reflecting mirror 63 reflects only blue and transmits red and green, and red and green transmitted from the b reflecting mirror 63. R reflecting mirror reflecting only Red among the same in the same direction as the Blue, and reflecting only Red among Green in the same direction as the Blue and transmitting Green. 64 and green through the R reflecting mirror 64 (Gree) The G reflecting mirror 65 reflecting n) in the same direction different from the R, and the output beams of the B reflecting mirror 63, the R reflecting mirror 64, and the G reflecting mirror 65 are LCD 66; Microlenses 67 for passing through the corresponding cells of the < RTI ID = 0.0 >) < / RTI > and a plurality of lenses 69 and 70 for allowing light passing through the microlenses 67 and the LCD 66 to form an image on the screen 68. Is done.

상기와 같이 구성된 LCD 프로젝터는 광원(60)으로부터의 빛이 상기 서로 다른 경사 각도를 가지고 설치된 B,R,G반사 미러(63,64,65)에 의해 각각 서로 다른 반사 각도로 해당되는 색의 빛을 반사시키게 되므로 도 4에 상세히 도시된 바와 같이 수평방향으로 3개씩의 LCD 셀을 담당하는 마이크로 렌즈(67)로 하여금 입사되는 B,R,G 광선을 3개의 LCD 셀에 각각 제공될 수 있도록 하여 하나의 백색광을 표현할 수 있는 단위의 화소를 형성할 수 있게 하였으므로, 상기와 같은 경우에는 이론적으로 광원(60)으로부터 출발한 광선은 상기 B,R,G반사 미러(63,64,65)에 의해 모든양이 흡수되는 곳 없이 LCD(66)를 투과하여 스크린(68)에 영상을 맺게 하므로 상기 컬러필터를 사용하던 종래의 구조에서 문제점으로 제기되었던 화면의 휘도(輝度)문제를 해결할 수 있도록 하고 있다.The LCD projector configured as described above has light of the color corresponding to different reflection angles by the B, R, and G reflection mirrors 63, 64, and 65 where the light from the light source 60 is installed with the different inclination angles. As shown in detail in FIG. 4, the microlens 67 in charge of the three LCD cells in the horizontal direction can provide incident B, R, and G rays to each of the three LCD cells. Since it is possible to form a pixel in a unit capable of expressing one white light, in the above case, the light rays starting from the light source 60 are theoretically generated by the B, R, and G reflection mirrors 63, 64, and 65. Since the image is formed on the screen 68 by penetrating the LCD 66 without any amount being absorbed, it is possible to solve the brightness problem of the screen, which has been raised as a problem in the conventional structure using the color filter. .

여기서, 상기 LCD(66)에 설치된 마이크로 렌즈(67)의 설치상태를 도 5를 참조하여 상세히 살펴보면 LCD(66)의 R을 표현하는 셀(66-R)의 중심과 마이크로 렌즈(67)의 중심이 일치하도록 설치되어 있는 바, 상기와 같은 상태에서 상기 하나의 마이크로 렌즈(67)가 담당하는 3개의 LCD 셀에 각각의 B,R,G광선이 제공되는 것은 도 6에 도시된 바와 같이 마이크로 렌즈(67)로 입사되는 B,R,G광선이 LCD(66)에 대해 수평방향으로는 서로 다른 각도로 제공됨으로써 이루어지며, 한편 상기와 같은 B,R,G광선이 LCD(66)의 수평 단면에 대해 이루는 각은 도 7에 도시된 바와 같이 '0'의 각을 갖는 상태로 LCD(66)에 입사되도록 되어 있다.Here, the installation state of the micro lens 67 installed in the LCD 66 will be described in detail with reference to FIG. 5. The center of the cell 66-R representing the R of the LCD 66 and the center of the micro lens 67 will be described. In this state, the B, R, and G rays are provided to the three LCD cells in charge of the one micro lens 67 in the above state. The B, R, and G rays incident on the 67 are provided at different angles in the horizontal direction with respect to the LCD 66, while the B, R, and G rays as described above are provided in the horizontal section of the LCD 66. The angle formed with respect to is incident on the LCD 66 in a state having an angle of '0' as shown in FIG. 7.

한편, 상기와 같이 사용되는 LCD(66)의 일반적인 콘트라스트 비(최대투과 광량/최소투과 광량 : C/R)의 특성이 도 8에 도시된 바, 일반적으로 콘트라스트 비는 LCD(66)에 대하여 광선의 수평 방향 각도변화에 대해서는 그 변화가 심하지 않으나, 광선의 수직 방향 각도변화에 대해서는 그 변화가 매우 심하며, 상기와 같은 콘트라스트 특성을 충족시키기 위하여 일반적으로 LCD에 입사되는 광선의 각도를 일정한 범위 내에 포함될 수 있도록 하여 LCD의 평균적인 콘트라스트 특성을 확보하도록 하고 있다.On the other hand, the characteristics of the general contrast ratio (maximum transmitted light amount / minimum transmitted light amount: C / R) of the LCD 66 used as described above are shown in FIG. 8, and in general, the contrast ratio is a light beam with respect to the LCD 66. The change is not so severe with respect to the horizontal angle change of the light. However, the change is very severe with respect to the vertical angle change of the light beam. In order to satisfy the above contrast characteristics, the angle of the light beam incident on the LCD is generally included within a predetermined range. The average contrast characteristics of LCDs are ensured.

한편, 도 8에는 도 10에 도시된 바와 같은 일반적인 경우의 LCD 광학계에서의 광선 입사 각도에 따른 콘트라스트 비의 범위가 A범위 내로 표시되어 있다.On the other hand, in FIG. 8, the range of contrast ratio according to the light incident angle in the LCD optical system in the general case as shown in FIG.

여기서, 상기 도 5내지 도 7에 도시된 바와 같은 LCD와 마이크로 렌즈의 구조에서 마이크로 렌즈(67)로 입사되는 광선이 LCD(66)에 제공되는 상태를 보다 상세히 살펴보면, 하나의 마이크로 렌즈(67)가 3개의 LCD 셀에 대응하는 구조이므로 마이크로 렌즈(67)에 입사되는 광선의 각도에 따라서 3개의 LCD셀이 각각 B,R,G의분리된 빛의 통과를 실현하기 위해서는 마이크로 렌즈(67)에 입사되는 광선의 각도 범위가 구분되어야하는 바, 도 9에 도시된 바와 같이 마이크로 렌즈(67)를 통과하여 각 LCD셀의 중심으로 제공되는 3개의 광축간의 빔 각도(θa)와, 각 LCD셀의 최외곽에 도달하여 인접한 LCD셀과의 구분이 이루어지는 허용 각도(βa)가 존재하게 된다.Here, in the LCD and the micro lens structure as shown in FIG. 5 to FIG. 7, a state in which light incident to the micro lens 67 is provided to the LCD 66 is described in detail. Since the structure corresponds to the three LCD cells, the three LCD cells are respectively connected to the microlens 67 in order to realize the passage of the separated light of B, R, and G according to the angle of the light incident on the microlens 67. As shown in FIG. 9, the angle range of incident light beams is to be distinguished. As shown in FIG. 9, a beam angle θ a between three optical axes passing through the microlens 67 and provided to the center of each LCD cell, and each LCD cell. There is an allowable angle β a to reach the outermost edge of the cell and distinguish it from adjacent LCD cells.

여기서, 상기 빔 각도(θa)와 허용 각도(βa)의 개념을 하나의 LCD셀에 대하여 적용하여 보면, 도 10에 도시된 바와 같이 하나의 LCD셀에 입력될 수 있는 허용 각도(βa)는 빔 각도(θa)가 수평선에 대해 0°인 광축과, 마이크로 렌즈(67)와 해당 LCD셀의 대칭되는 최외곽을 각각 경유하는 광선(L)이 이루는 각이 된다.Here, when the concept of the beam angle θ a and the allowable angle β a is applied to one LCD cell, as shown in FIG. 10, the allowable angle β a can be input to one LCD cell. ) Is an angle formed by an optical axis having a beam angle θ a of 0 ° with respect to a horizontal line, and a light beam L passing through the microlens 67 and the symmetric outermost portion of the LCD cell, respectively.

이때, 상기 허용 각도(βa)를 수식적으로 표현하면 다음의 수학식 1과 같다.In this case, the allowable angle β a is expressed by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

여기서, b : LCD셀 폭의 절반 길이Where b is half the width of the LCD cell.

fm : 마이크로 렌즈의 물질내에서의 초점거리fm: focal length of the micro lens in the material

따라서, LCD셀의 크기(2b)와 마이크로 렌즈(67)의 초점거리(fm)에 의해서 LCD셀에 제공될 수 있는 광선의 허용 각도(βa)가 결정되며, 실제적인 설계에 있어서는 LCD셀의 크기가 일정한 경우 해당 LCD가 요구하는 콘트라스트를 허용하는 허용 각도(βa)를 설정한 상태에서 상기 마이크로 렌즈(67)의 초점거리(fm)를 조절하게 된다.Therefore, the allowable angle β a of the light beams that can be provided to the LCD cell is determined by the size of the LCD cell 2b and the focal length fm of the microlens 67. If the size is constant, the focal length fm of the microlens 67 is adjusted while setting the allowable angle β a to allow the contrast required by the LCD.

그런데, 실질적으로 조명 광학계에 있어서, 일반적으로 사용되는 광원의 발광체 크기는 통상 3㎜~5㎜의 크기를 갖으며 그 광선의 각도는 약 ±7~10°의 범위를 가지므로 상기 도 10에 도시된 바와 같은 일반적인 경우의 LCD 광학계에서의 허용 각도인 3~5°의 각이 초과되므로 상기 허용 각도 이상의 각으로 제공되는 광선은 차단되도록 설계되어 광손실의 양이 크다는 문제점이 있다.By the way, in the illumination optical system, the size of a light emitter of a light source generally used generally has a size of 3 mm to 5 mm, and the angle of the light beam has a range of about ± 7 to 10 °, and thus is shown in FIG. 10. Since an angle of 3 to 5 °, which is an allowable angle in the LCD optical system in a general case as described above, is exceeded, light rays provided at an angle greater than or equal to the allowable angle are designed to be blocked, thereby causing a large amount of light loss.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마이크로 렌즈로부터 LCD 셀에 입사되는 광선의 각도를 조절하여 LCD의 콘트라스트 비를 향상시키거나 동일한 콘트라스트 비를 유지하면서 LCD셀에 유입되는 광선의 양을 증대시킬 수 있도록 하여 광손실을 줄이고 LCD의 휘도를 향상시킬 수 있도록 한 고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems described above, by adjusting the angle of the light incident on the LCD cell from the micro lens to improve the contrast ratio of the LCD or to flow into the LCD cell while maintaining the same contrast ratio It is an object of the present invention to provide an LCD device for a high brightness single plate type liquid crystal projector capable of increasing the amount of light rays to reduce the light loss and to improve the brightness of the LCD.

도 1은 종래 기술에 의한 액정 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 도면,1 is a view showing the configuration of a liquid crystal display device according to the prior art;

도 2는 도 1에 사용되는 컬러 필터의 예를 나타내는 도면,2 is a diagram illustrating an example of a color filter used in FIG. 1;

도 3은 종래 기술에 의하여 컬러필터를 사용하지 않는 액정 디스플레이 장치용 광학계의 구성을 나타내는 도면,3 is a view showing the configuration of an optical system for a liquid crystal display device which does not use a color filter according to the prior art;

도 4와 도 5는 도 3의 LCD와 마이크로 렌즈를 도시한 상세도,4 and 5 are detailed views showing the LCD and the micro lens of FIG.

도 6은 하나의 마이크로 렌즈가 3개의 LCD 셀에 B,R,G광선을 각각 제공는 상태를 도시한 것으로서, 도 5의 A-A'선 단면도,FIG. 6 illustrates a state in which one microlens provides B, R, and G rays to three LCD cells, respectively.

도 7은 도 5의 B-B'선 단면도,7 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 5;

도 8은 LCD에 입사되는 광선의 수평/수직 각도와 콘트라스트 비의 그래프,8 is a graph of the horizontal / vertical angle and contrast ratio of light rays incident on the LCD,

도 9는 마이크로 렌즈를 통과하여 LCD셀에 입사되는 광선을 도시한 도면,9 is a view showing light rays incident on an LCD cell passing through a micro lens;

도 10은 일반적인 경우의 LCD 광학계 광선 제공상태를 도시한 도면,10 is a view showing a state of providing LCD optical system light rays in a general case,

도 11은 본 발명에 따른 LCD 광학계 광선 제공상태를 도시한 도면이다.11 is a view showing an LCD optical system light ray providing state according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1: LCD 1B,1R,1G: LCD셀1: LCD 1B, 1R, 1G: LCD cell

2: 제1마이크로 렌즈 3B,3R,3G: 제2마이크로 렌즈2: 1st micro lens 3B, 3R, 3G: 2nd micro lens

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치는 광원으로부터의 R,G,B의 광선이 통과되도록 지정된 3개의 LCD셀을 담당하는 제1마이크로 렌즈와, 상기 3개의 LCD셀에 각각 형성되는 복수개의 제2마이크로 렌즈를 통하여 LCD의 각 LCD셀에 광원으로부터의 빛이 공급되도록 된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an LCD device for a high-brightness liquid crystal projector according to the present invention, including: a first micro lens in charge of three LCD cells designated to pass R, G, and B light rays from a light source; Light from a light source is supplied to each LCD cell of the LCD through a plurality of second micro lenses respectively formed in the two LCD cells.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 11은 본 발명에 따른 고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치의 요부를 도시한 도면으로서, 광원으로부터의 빛이 복수개의 마이크로 렌즈를 통하여 LCD(1)의 각 LCD셀에 공급되도록 되어 있다.Fig. 11 is a diagram showing the main part of the LCD device for a high brightness single-plate liquid crystal projector according to the present invention, in which light from a light source is supplied to each LCD cell of the LCD 1 through a plurality of micro lenses.

여기서, 상기 복수개의 마이크로 렌즈는 각각 B,R,G의 광선이 통과되도록 지정된 3개의 LCD셀(1B,1R,1G)을 담당하는 제1마이크로 렌즈(2)와, 상기 각각의 LCD셀(1B,1R,1G)을 담당하는 제2마이크로 렌즈(3B,3R,3G)로 구성되어 있으며, 상기 제1마이크로 렌즈(2)와 제2마이크로 렌즈(3B,3R,3G)의 초점거리는 동일하게 구성하였다.Here, the plurality of micro lenses each include a first micro lens 2 that is responsible for three LCD cells 1B, 1R, and 1G that are designated to pass light rays of B, R, and G, and the respective LCD cells 1B. , 1R, 1G) and the second micro lenses 3B, 3R, and 3G, and the focal lengths of the first micro lens 2 and the second micro lenses 3B, 3R, and 3G are the same. It was.

물론, 상기 제1마이크로 렌즈(2)와 제2마이크로 렌즈(3B,3R,3G)는 동일 투명 물체에 각각의 렌즈부를 형성하여 구성할 수 있으며, 상기 렌즈부의 형성방법은 상기 투명 물체 내에서 렌즈의 굴절면을 형성할 수 있는 방법이라면 어느 방법이든 족하다.Of course, the first micro lens 2 and the second micro lens 3B, 3R, and 3G may be formed by forming respective lens parts on the same transparent object, and the method of forming the lens part may include a lens in the transparent object. Any method can be used as long as it can form the refractive surface of.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 본 발명의 요부인 마이크로 렌즈와 LCD(1)가 이루는 구성부분에서의 작용으로 초점을 맞추어 설명하면 다음과 같다.The operation of the present invention configured as described above will be described focusing on the operation of the components formed by the microlens and the LCD 1, which are the main parts of the present invention.

광원으로부터 공급된 광선은 상기 제1마이크로 렌즈(2)에 의해 집광되어 각각 B,R,G의 광선을 통과시키도록 설정된 3개의 LCD셀(1B,1R,1G)로 각각 공급된다.The light rays supplied from the light source are collected by the first micro lens 2 and supplied to three LCD cells 1B, 1R, and 1G, respectively, configured to pass light rays of B, R, and G, respectively.

이때, 상기 제1마이크로 렌즈(2)를 통과한 광선은 상기 각각의 LCD셀(1B,1R,1G)로 공급되기 직전에 제2마이크로 렌즈(3B,3R,3G)를 통과하게 되는 바, 상기 제2마이크로 렌즈(3B,3R,3G)는 상기 제1마이크로 렌즈로(2)부터 제공된 빛의 경로를 굴절시켜 LCD셀(1B,1R,1G)에 공급하게 된다.In this case, the light rays passing through the first micro lens 2 pass through the second micro lenses 3B, 3R, and 3G immediately before being supplied to the respective LCD cells 1B, 1R, and 1G. The second micro lenses 3B, 3R, and 3G refract the path of light provided from the first micro lens 2 to supply the LCD cells 1B, 1R, and 1G.

하나의 LCD셀(1G)에 입사되는 광선의 허용 각도(βa)를 살펴보면 상기 종래기술이 도시된 도 10과 동일한 구성에 제2마이크로 렌즈(3B,3R,3G)만 첨가된 경우이므로 상기 제1마이크로 렌즈(2)의 최외곽을 통과하여 상기 제2마이크로 렌즈(3G)의 수평선에 대해 대칭되는 방향의 최외곽으로 입사되는 광선이 허용 각도(βa)를 결정하게 되고;Referring to the allowable angle β a of light incident on one LCD cell 1G, only the second micro lenses 3B, 3R, and 3G are added to the same configuration as that of FIG. The light incident through the outermost part of the one microlens 2 and exiting the outermost part in a direction symmetrical with respect to the horizontal line of the second microlens 3G determines the allowable angle β a;

이때, 상기 제2마이크로 렌즈(3G)의 최외곽으로 입사되는 광선은 상기 제2마이크로 렌즈(3G)의 초점거리가 상기 제1마이크로 렌즈(2)의 초점거리와 동일하므로 상기 제2마이크로 렌즈(3G)를 통과한 이후 상기 제1마이크로 렌즈(2)의 최외곽으로부터 제2마이크로 렌즈(3G)의 중심을 통과하는 광선에 평행한 상태로 진행하게 된다.In this case, since the focal length of the second microlens 3G is the same as the focal length of the first microlens 2, the second microlens 3 After passing through 3G, the first micro lens 2 is parallel to the ray passing through the center of the second micro lens 3G from the outermost portion of the first micro lens 2.

따라서, 상기 허용 각도(βa)는 상기 제1마이크로 렌즈(2)의 최외곽으로부터 제2마이크로 렌즈(3G)의 중심을 통과하는 광선이 수평선(빔 각도0°인 광축)과 이루는 각으로 결정되며 이를 수식적으로 표시하면 다음의 수학식 2와 같다.Accordingly, the allowable angle β a is determined as an angle at which a light ray passing through the center of the second micro lens 3G from the outermost side of the first micro lens 2 forms a horizontal line (an optical axis having a beam angle of 0 °). If this is expressed mathematically, it is as Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

fm : 마이크로 렌즈의 물질 내에서의 초점거리fm: Focal length of the micro lens in the material

따라서, 종래의 4b/fm과 비교하여 보다 좁은 각도로 광선이 LCD셀(1G)에 입사됨을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the light beam is incident on the LCD cell 1G at a narrower angle compared with the conventional 4b / fm.

여기서, 상기 제2마이크로 렌즈(3G)에 의해 굴절되는 빛에 의해 LCD(1)에서발생될 수 있는 효과는 2가지로 구분될 수 있는 바, 그 하나는 LCD(1)의 콘트라스트 비의 향상이고, 다른 하나는 LCD(1)에 입사되는 광량의 증가로 LCD(1)의 휘도(輝度)가 향상되는 것이다.Here, the effects that may be generated in the LCD 1 by the light refracted by the second micro lens 3G may be classified into two types, one of which is an improvement in the contrast ratio of the LCD 1. The other is that the brightness of the LCD 1 is improved by increasing the amount of light incident on the LCD 1.

즉, 상기와 같이 광선의 허용 각도(βa)가 Tan^-1(3b/fm)인 경우는 종래의 제2마이크로 렌즈(3B,3R,3G)가 부착되지 않은 경우에 비해 LCD(1)에 입사되는 광선의 각도가 좁은 범위내로 수렴되므로 도 8에 도시된 B의 범위로 입사 광선의 각도가 제한됨에 따라 콘트라스트 비가 향상되는 효과를 얻을 수 있으며;That is, in the case where the allowable angle β a of the light beam is Tan ^-1 (3b / fm) as described above, compared to the case where the conventional second micro lenses 3B, 3R, 3G are not attached, Since the angle of the incident light beam converges within a narrow range, the effect of improving the contrast ratio can be obtained as the angle of the incident light beam is limited to the range of B shown in FIG. 8;

종래의 LCD에서 요구하던 콘트라스트 비를 유지하는 상태에서 상기 제1마이크로 렌즈(2)와 제2마이크로 렌즈(3B,3R,3G)의 초점거리를 줄이면 상기 제1마이크로 렌즈(2)와 제2마이크로 렌즈(3B,3R,3G)의 대칭되는 위치의 최외곽을 통해 입사되는 광선의 각도는 더욱 큰 각도로 조절될 수 있어서 동일한 콘트라스트 비를 유지하면서 각LCD 셀에 유입되는 광량을 증대시켜 광손실을 축소시킴과 아울러 LCD(1)의 휘도를 향상시킨다.When the focal lengths of the first micro lenses 2 and the second micro lenses 3B, 3R, and 3G are reduced while maintaining the contrast ratio required in the conventional LCD, the first micro lenses 2 and the second micro are reduced. The angle of the light incident through the outermost of the symmetrical positions of the lenses 3B, 3R, and 3G can be adjusted to a larger angle, increasing the amount of light entering each LCD cell while maintaining the same contrast ratio, thereby reducing the light loss. In addition to the reduction, the luminance of the LCD 1 is improved.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치는 LCD에 입사되는 광선을 두 개의 마이크로 렌즈로 집광하여 LCD의 콘트라스트를 향상시키거나 광원으로부터의 광손실을 줄이고 LCD의 휘도를 향상시키도록 하는 효과를 얻을 수 있다.As described above, the LCD device for a high-brightness liquid crystal projector of the present invention focuses light rays incident on the LCD with two micro lenses to improve the contrast of the LCD, reduce light loss from the light source, and improve the brightness of the LCD. The effect can be obtained.

Claims

광원으로부터의 R,G,B의 광선이 통과되도록 지정된 3개의 LCD셀을 담당하는 제1마이크로 렌즈와, 상기 3개의 LCD셀에 각각 형성되는 복수개의 제2마이크로 렌즈를 통하여 LCD의 각 LCD셀에 광원으로부터의 빛이 공급되도록 된 것을 특징으로 하는 고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치.Each of the LCD cells of the LCD through a first micro lens that is responsible for three LCD cells designated to pass R, G, and B rays from a light source, and a plurality of second micro lenses that are respectively formed in the three LCD cells. An LCD device for a high brightness single plate type liquid crystal projector, wherein light from a light source is supplied.

상기 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 제1마이크로 렌즈와 제2마이크로 렌즈의 초점거리는 동일하게 구성되어, 상기 제2마이크로 렌즈를 통과한 빛은 상기 제1마이크로 렌즈의 최외곽으로부터 제2마이크로 렌즈의 중심을 통과하는 광선에 평행한 상태로 출사되는 것을 특징으로 하는 고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치.The focal lengths of the first microlens and the second microlens are the same, and the light passing through the second microlens is parallel to the light rays passing through the center of the second microlens from the outermost portion of the first microlens. An LCD device for a high brightness single-ended liquid crystal projector, which is emitted in a state.